Humus 2: Humus – Grundlage der Bodenfruchtbarkeit

Der Humusgehalt ist für die Bodenstruktur und Wasserhaltekapazität, als Nährstoffspeicher und für die Nährstoffdynamik des Bodens von großer Bedeutung.

Das zeigen Ergebnisse von Dauerversuchen, wonach durch Anhebung des Versorgungsgrades mit organischer Substanz (vom Niveau der Unterversorgung (= 100 Prozent) auf einen guten bis sehr guten Versorgungszustand (um ca. +500 Humusäquivalente/ha) sowohl physikalische, chemische als auch biologische Eigenschaften der Bodenfruchtbarkeit von Ackerland deutlich verbessert werden.

 

  

Physikalische Eigenschaften (Veränderung in Prozent)

  • Lagerungsdichte: -2 bis -13
  • Porenvolumen: +1 bis +3,5
  • Aggregatstabilität: +8 bis +34
  • Anteil Makroporen: +8 bis +11
  • Infiltrationsrate: +27 bis +80
  • Wasserkapazität: +3 bis +4
  • Nutzbare Feldkapazität (Sand): +24 bis +28
  • Nutzbare Feldkapazität (Lehm): +13 bis +15

Chemische Eigenschaften (Veränderung in Prozent)

  • Corg- und Nt-Gehalte: +30 bis +33
  • Potenzielle N-Mineralisierung: +26 bis +33
  • Kationenaustauschkapazität (Sand): +20 bis +33
  • Kationenaustauschkapazität (Lehm): +10 bis +33

Biologische Eigenschaften (Veränderung in Prozent)

  • Mikrobielle Biomasse: +6 bis +50
  • Regenwurmdichte: +38 bis +40
  • Fruchtartenertrag - Mittelwert: +10 (konventionell) bis +33 (konventionell)
  • Fruchtartenertrag - Maximalwert: +123 (konventionell) bis +127 (ökologisch)

Standort- und bewirtschaftungstypische Heterogenität bei Ackernutzung

Die Humusgehalte in Ackerböden sind das Ergebnis von Standort- und Bewirtschaftungsfaktoren. Als langjährige Wirkung dieser Faktoren stellt sich ein standorttypischer Humusgehalt ein. Auf terrestrischen Böden kann die folgende Gewichtung der Einflussfaktoren angenommen werden (Kolbe, 2012: Auswertung von ca. 240 Dauerversuchen aus Mitteleuropa):

  • Klima bzw. Witterung: meist über 50 Prozent
  • Eigenschaften des Bodens: 20 - 30 Prozent
  • Maßnahmen der Bewirtschaftung (Fruchtfolge, pH-Wert, Düngung, Bodenbearbeitung etc.): 5 - 30 Prozent der Variationsbreite.

Über die Zusammenfassung von Untersuchungen vieler Ackerflächen (n = 114.178 Analysen) können die mittleren Gehalte und Schwankungsbreite der Corg-Werte bestimmt werden (Kolbe et al., 2015):

  • Leichte Böden: 1,24 (0,56 – 3,59) Prozent Corg
  • Mittlere Böden: 1,48 (0,79 – 3,78) Prozent Corg
  • Schwere Böden 1,91 (1,07 – 4,08) Prozent Corg.

Insgesamt zeigt sich eine enorme Spannbreite der Humusgehalte, so dass bei Kenntnis der Bodenart nur eine grobe Einstufung der Humusgehalte für streng umgrenzte regionale Gebiete möglich ist.

Was tun wenn der Humus fehlt?

Im Rahmen zunehmender Differenzierung der Landbewirtschaftung kann es zu einer einseitigen Ausgestaltung pflanzlicher und tierischer Produktionsrichtungen in Betrieben kommen. Kennzeichen hierfür sind deutlich unausgeglichene Bilanzen mit organischer Substanz und auch mit anderen Nährstoffen. Es können sowohl Zustände permanenter Unterversorgung als auch eine Überversorgung mit diesen Stoffen auftreten, wodurch auf lange Sicht, die Bodenfruchtbarkeit und Nachhaltigkeit als auch die Ertragsleistung der Betriebe beeinträchtigt wird.

Beim Vorliegen defizitärer Humusbilanzen (Versorgungsstufe A und B), sollten unter Beachtung von Standortunterschieden nachfolgende Maßnahmen ins Auge gefasst werden:

Nebenprodukt-Management

Nicht nur in getreidebetonten, viehlosen Anbausystemen fallen erhebliche Mengen an Nebenprodukten wie Stroh und andere Koppelprodukte an. Mit 50 - 90 Prozent der humusmehrenden Komponenten kommt dem Stroh in der jährlichen Humusbilanz eine große Bedeutung zu: Getreide-Stroh 200 - 500 Humusäquivalente pro Hektar (HÄQ/ha), Raps- u. Körnermais-Stroh 300 - 600 HÄQ/ha, Zuckerrübenblatt 40 - 160 HÄQ/ha. Als Faustzahlen für eine Abfuhrbegrenzung gilt es, nicht mehr als 50 Prozent des Strohanfalls abzufahren.

Integration von humusmehrenden Zwischen- und Hauptfrüchten in die Anbausequenz

Mit organischer Substanz unterversorgte Fruchtfolgen sind oft durch Anbau von stark humuszehrenden Fruchtarten gekennzeichnet (Hackfrüchte, Mais, Getreide). Eine Verbesserung kann nur erreicht werden, wenn Fruchtarten angebaut werden, die durch eine positive Humuswirkung gekennzeichnet sind (Humusmehrer) oder durch Integration einer "Zweitfrucht", z.B. Zwischenfrüchte, da die bestehenden Fruchtfolgen hierzu nicht verändert oder angepasst werden müssen: Zwischenfrüchte, Untersaaten, Körnerleguminosen 50 - 400 HÄQ, Futterleguminosen, Ackergras 250 - 850 HÄQ/ha und Jahr.

Integration organischer Düngemittel

Einen Teil der Düngungsmenge sollte mit organischen Düngemitteln abgedeckt werden. Hier sind diejenigen am besten geeignet, die bei Berücksichtigung der Gesamtkosten (inkl. Transportkosten) neben dem Nährstoffwert durch eine möglichst hohe Humuswirksamkeit gekennzeichnet sind. Hierzu tragen je nach Trockenmasse und Anwendungshöhe insbesondere die festen organischen Düngemittel bei: Stallmist, Kompost 20 - 100 HÄQ, Rinder-, Schweinegülle, Gärrückstände 3 - 12 HÄQ/t FM. Auf Grund der günstigen Humuswirkung reicht es aus, in zwei bis drei Fruchtfolgerotationen mit einer organischen Düngung nach folgendem Muster zu verfahren, um die Humussalden aufzubessern: 1 x 30 t/ha feste organische Düngemittel ≈ 600 – 2000 HÄQ/ha.

Den Humusgehalt anheben?

Auf Grund der günstigen Wirkungen des Humus auf viele Eigenschaften der Bodenfruchtbarkeit sind Verfahren zur Anhebung der Humusgehalte von großer Bedeutung. Bemühungen durch hohen Einsatz von organischen Materialien mit deutlicher Humuswirkung, z.B. durch Kompostdüngung, eine substanzielle Verbesserung der Humusgehalte des Bodens zu erreichen, haben jedoch nur geringe Erfolgsaussichten. Da diese Materialien einem fortwährenden Umsatz mit letztendlich vollständigem Abbau unterliegen, müssen die hohen Zufuhren stetig aufrechterhalten werden.

Passfoto von Dr. Hartmut Kolbe Dr. Hartmut Kolbe
Dr. Hartmut Kolbe © H. Kolbe

In Folge des Abbaus wird zudem aber nicht nur Kohlendioxid frei, sondern es erfolgt mit der Zeit eine hohe Rate an Nährstofffreisetzung, die die durchschnittlichen mit den Ernten abgefahrenen Nährstoffmengen übersteigen und somit die Nachhaltigkeit des landwirtschaftlichen Systems und die Umwelt langfristig überfordern können. In Betrieben mit Ackerbau und Tierhaltung wird im Allgemeinen eine optimale Humuswirtschaft gewährleistet. Durch hohe organische Düngung in Folge intensiver Tierhaltung kann jedoch auf Dauer die Umsetzung der organischen Bodensubstanz so stark ansteigen, dass es leicht zu Nährstoffüberversorgung und Problemen im Umweltschutz kommen kann. Somit sind auch bei hohen Mengen an organischer Bodensubstanz mit Humusbilanzen der Versorgungsklassen D und E besondere Bewirtschaftungsmaßnahmen erforderlich, damit mittelfristig ein optimales Niveau der Versorgungsstufe C mit organischer Substanz angestrebt und auf Dauer gehalten werden kann.

Ein Beitrag von Dr. Hartmut Kolbe, Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG), Nossen.

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